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基于AMESim的EHA主动悬架建模与控制研究
| 论文题名： | 基于AMESim的EHA主动悬架建模与控制研究 |
| 关键词： | 汽车设计;主动悬架;PID控制;模拟试验台 |
| 摘要： | 车辆悬架系统主要有三项评价指标：车体垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷。它们分别为乘坐舒适性指标、悬架弹簧寿命指标和轮胎抓地力指标。悬架系统的设计通常需要兼顾各项指标，但是被动悬架一旦设计成型其参数就固定不变，很难完全兼顾各种路面和多种驾驶需要，这就从本质上造成被动悬架性能指标之间的矛盾。近些年兴起的主动悬架作为一种先进的悬架技术，能够根据实时路况控制作动器输出作用力，使车辆处于最佳状态。 本研究主要内容包括：⑴研究路面模型作为车辆悬架外部激励产生的影响。通过系统建模与仿真软件AMESim建立了随机信号的等级路面模型以及阶跃、正弦、方波等确定信号的特殊路面模型，并在时域内进行仿真。⑵研究被动悬架、半主动悬架和主动悬架的一般组成和工作原理，建立了1/4车的主动/被动悬架系统动力学模型。接着对主动悬架的EHA作动系统进行研究，根据直流无刷电机的工作原理建立简化等效模型，以及泵-液压缸系统模型，综合二者即得到EHA作动系统模型。对EHA作动系统进行仿真，研究系统响应和误差。由EHA模型结合主动悬架模型即得到EHA主动悬架系统的完整模型。⑶研究天棚阻尼控制模型、地棚阻尼控制模型和PID控制模型。通过AMESim与Simulink对各控制算法在不同路面激励下进行联合仿真分析。从仿真结果综合看，各种控制算法的主动悬架对比被动悬架都提升一项或几项性能指标，但同时可能会影响其他指标，甚至劣于被动悬架。从算法的复杂性和可行性以及车辆使用等方面考虑，PID控制和天棚阻尼控制都是比较理想的控制算法，可以有效改善悬架系统最重要的性能指标—乘坐舒适性，相比被动悬架分别提升约45.6％和41％；相反，地棚阻尼控制主要改善轮胎动载荷指标，提升约33.8％，但是车身垂直加速度指标只提升了约11.3％。⑷设计了1/4车悬架试验台，利用一套独立的作动系统产生振荡模拟路面颠簸。区别于其他文献常见的凸轮振动台，本文的设计方案理论上可以产生任何形式的外部激励，更加有助于悬架性能的研究，同时也使试验台整体结构更加紧凑。通过三维软件CATIA对不同设计方案进行模拟搭建和优化并确定了最终方案。根据计算分析选取作动器、液压包等主要实验器材，规范试验台搭建步骤和注意事项，为后续研究做好准备。 |
| 作者： | 刘铭达 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 石广田;田耕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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